混合光伏系统的数字化控制方案设计及实现

【摘要】：随着经济的飞速发展，人类对能源的消耗不断增加。人类目前使用的能源大部分都是化石能源，化石能源是一种非可再生能源，所以随着能源的消耗能源危机就显现出来了。为了解决能源危机需要寻找一种干净的、清洁的能源作为替代能源。太阳能成为替代能源的首选。本文将研究一种混合光伏系统将太阳能转换成电能加以利用。 针对目前光伏系统存在的问题，设计并实现一种混合光伏系统的全数字化控制方案。该混合光伏系统采用太阳能与市电混合供电的方式为负载供电。根据功能需求及性能指标，系统要求满足通过液晶屏可以实时监测蓄电池的状态实现太阳能与市电之间的无接缝供电、对负载的连续供电，并且对整个系统的状态进行自动控制。 首先，根据要求，设计混合光伏系统的全数字化控制方案。重点设计了无接缝供电模块和蓄电池电量检测模块的实现方案，还分别设计了充电模块、放电模块、选通模块、以及液晶显示模块。 其次，硬件实现了混合光伏系统的控制平台，采用ATmega16L作为混合光伏系统的控制芯片；利用DS2438实现了蓄电池电量的检测；选用电容作为无接缝供电模块的储能元件，实现了系统的无接缝供电。并对所有的模块进行了测试，测试结果与设计要求相符。 在光伏系统的基础上，选取并设计了满足系统需求的逐日系统实现方案，该逐日系统选择通过计算太阳的高度和方位角的方法来跟踪太阳，设计了逐日系统的整体实现方案，选定了硬件的型号，并且完成了硬件电路的绘制。 【关键词】：混合光伏系统 无缝供电 蓄电池电量检测 逐日系统
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615;TM76
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及课题分析10-12
• 1.1.1 研究背景10
• 1.1.2 太阳能的优缺点10-12
• 1.1.3 课题分析12
• 1.2 光伏系统概述12-14
• 1.2.1 直联式光伏系统12-13
• 1.2.2 带有蓄电池的光伏系统13
• 1.2.3 太阳能光伏发电离网系统13-14
• 1.2.4 混合光伏系统14
• 1.2.5 并网光伏系统14
• 1.3 研究内容及技术路线14-18
• 1.3.1 系统功能需求和技术指标14-15
• 1.3.2 光伏系统的模式及关键技术15-17
• 1.3.3 技术路线17-18
• 1.4 论文章节安排18-20
• 第2章 混合光伏系统整体方案的设计20-27
• 2.1 整体方案设计20
• 2.2 无接缝供电模块设计20-22
• 2.3 蓄电池电量检测模块设计22-23
• 2.3.1 检测方法选取22-23
• 2.3.2 模块设计23
• 2.4 其它模块设计23-26
• 2.4.1 充电模块23-24
• 2.4.2 放电模块24-25
• 2.4.3 显示模块25
• 2.4.4 选通模块25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 基于 ATmega16L 的混合光伏系统的实现27-50
• 3.1 硬件电路设计的总体方案27-28
• 3.2 无接缝供电模块的硬件实现28-29
• 3.3 蓄电池电量检测模块的硬件实现29-31
• 3.4 其它模块的硬件电路实现31-38
• 3.4.1 充电模块31-34
• 3.4.2 放电模块34-36
• 3.4.3 显示模块36-37
• 3.4.4 选通模块37-38
• 3.5 系统软件设计38-49
• 3.5.1 整体软件设计方案38-40
• 3.5.2 主控芯片程序40-41
• 3.5.3 蓄电池电量检测模块程序41-44
• 3.5.4 程序流程图及主要程序44-47
• 3.5.5 液晶驱动模块程序47-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第4章 混合光伏系统的性能测试50-56
• 4.1 蓄电池电量检测模块测试50
• 4.2 降压稳压模块的效率测试50-51
• 4.3 液晶显示模块测试51-52
• 4.4 充电模块测试52-53
• 4.5 系统整体测试53-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第5章 基于逐日平台的混合光伏系统方案设计56-64
• 5.1 逐日系统的必要性及方案选取56-59
• 5.1.1 必要性分析56
• 5.1.2 逐日方案选取56-59
• 5.2 逐日系统整体方案设计及硬件电路设计59-63
• 5.2.1 系统整体方案设计59-60
• 5.2.2 硬件电路设计60-63
• 5.3 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68

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